Question

3．某校兩個實驗小組在測定小燈泡電功率的實驗中，被測小燈泡的額定電壓為2.5V．實驗桌上提供有如下器材：電源（電壓6V且恒定不變）、電流表、電壓表、開關、滑動變阻器（50Ω 1A）各一只，導線若干．

（1）曉松同學所在實驗小組利用如圖甲所示的電路進行實驗．
①用筆畫線代替導線，將圖甲所示的實物電路連接完整．
②連接電路時，開關應該斷開．
③閉合開關，移動滑動變阻器的滑片P的過程中，觀察到電流表示數(shù)幾乎接近最大值時，小燈泡仍然不亮，且電壓表無示數(shù)，其原因可能是小燈泡短路．
④排除故障后，閉合開關，移動滑片P至電壓表的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為1.1V．要使小燈泡正常發(fā)光，滑片P應向A（選填“A”或“B”）端移動．
⑤多次改變滑片P的位置，獲得多組對應的電壓、電流值，并繪制出如圖丙所示的圖象．由圖象可知，小燈泡的額定功率是0.5W．
（2）曉麗同學所在的實驗小組的滑動變阻器已損壞（其他器材和規(guī)格不變），老師提供了另一只滑動變阻器（10Ω 1A），小組同學討論后發(fā)現(xiàn)，若要繼續(xù)用已連接完整的圖甲所示電路來測出小燈泡的額定功率，至少還要在原電路中串聯(lián)（選填“串”或“”并）一個7.5Ω的電阻．

Answer 1

分析 （1）①電壓表應與小燈泡并聯(lián)；
②為保護電路，連接電路時，開關應斷開；
③電流表有示數(shù)說明電路為通路，電壓表無示數(shù)示數(shù)說明電壓表被短路；
④認清電壓表的量程、分度值后讀數(shù)；測燈泡的額定功率應使小燈泡兩端電壓為額定電壓，根據(jù)分壓原理確定滑片移動的方向；
⑤由圖丙讀出小燈泡兩端電壓為額定電壓時的電流值，利用公式P=UI，計算額定功率；
（2）根據(jù)燈泡正常工作時的電流，計算電路中的總電阻，根據(jù)串聯(lián)電路電阻的特點進而求出定值電阻的阻值．

解答 解：（1）①由圖可知，小燈泡未連入電路，電壓表要與小燈泡并聯(lián)；
；
②為保護電路，連接電路時，開關應斷開；
③電流表有示數(shù)說明電路為通路，電壓表無示數(shù)示數(shù)說明電壓表被短路，即小燈泡短路；
④由圖乙可知電壓表的量程為0～3V，示數(shù)為1.1V，為測燈泡的額定功率應使小燈泡兩端電壓為額定電壓，即要增大小燈泡兩端電壓，減小變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，應減小變阻器連入電路中的電阻大小，所以，應使滑動變阻器的滑片向A移動；
⑤由圖丙可知，小燈泡兩端電壓為2.5V，燈泡中的電流I=0.2A；小燈泡的額定功率P=UI=2.5V×0.2A=0.5W；
（2）小燈泡正常工作時的電阻：R_L=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω，電路的總電阻R=$\frac{{U}_{總}}{I}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω，當變阻器的全部電阻連入電阻中時，根據(jù)串聯(lián)電路電阻的特點，R_L滑=12.5Ω+10Ω=22.5Ω，因R_L滑＜R，應串聯(lián)定值電阻，串聯(lián)的定值電阻阻值至少為R_定=R-RL_滑=30Ω-22.5Ω=7.5Ω．
故答案為：（1）①如圖所示；②斷開； ③小燈泡短路；④1.1；  A  ⑤0.5；（2）串；7.5．

點評 本題測定小燈泡電功率，考查電路的連接、實驗注意事項、故障的分析、操作過程、額定功率的計算及串聯(lián)電路電阻的特點應用等知識，難度中等．